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第四章第四章 单元测试参考单元测试参考答案答案 1. 网络层的基本功能有哪些？网络层的基本功能有哪些？ 答： 网络层功能主要分四个方面： (1) IP 数据报交换。 (2) 无连接的数据报服务。 (3) 基于网络设备接口的 IP 编址。 (4) 实现 IP 数据报从源主机到目的主机的跨网络路由。 2. 如何理解网络层是如何理解网络层是 TCP/IP 协议栈的核心？协议栈的核心？ 答：. 网络层屏蔽上下层的差异，以统一的方式处理分组传输。不论上层协议有何不同，均 可用 IP 协议进行封装；不论下层链路协议封装有何差异，其有效载荷均为 IP 数据报。 3. 试说明以下协议的作用？试说明以下协议的作用？ IP、ARP、ICMP 答：IP：因特网网络层核心协议，定义了网络层的分组首部格式。 ARP：实现以太网环境下 IP 地址到 MAC 地址的映射以便将数据交付主机。 ICMP：IP 协议的辅助协议，用以帮助源主机了解 IP 数据报在传输过程中遇到的各种错误， 以及收集所经过路径的相关信息如路由器 IP 地址、往返时延等。 4. 试说明试说明 IP 地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？如果没有地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？如果没有 IP 地址，异地址，异 构网络之间如何才能进行通信？有什么缺点？构网络之间如何才能进行通信？有什么缺点？ 答：IP 地址是网络层中的逻辑全局地址，硬件地址是链路层的物理局部地址，链路类型不 同， 硬件地址也不同。依赖 IP 地址可以将数据传输到设备所在的 IP 网络中，而只有依靠硬件 地址才能实际交付主机。如果没有 IP 地址而仅依靠硬件地址进行通信，当源主机和目的主机被 异构链路分隔时， 为了实现通信必须多次进行链路层地址及协议的转换， 这一工作由用户主机完 成是不可能的。 5. IP 地址的主要特点是什么？有地址的主要特点是什么？有哪几类分类哪几类分类 IP 地址？它们的特征是什么？地址？它们的特征是什么？ 答：答：IPv4 地址时抽象的、逻辑的、全局的地址，用点分十进制法进行表示。IP 地址分为 AE5 类地址，特点如下： (1) A 类地址第一字节以“01”开头，含 1 个字节网络号和 3 个字节主机号。 (2) B 类地址第一字节以“10”开头，含 2 个字节网络号和 2 个字节主机号。 (3) C 类地址第一字节以“110”开头，含 3 个字节网络号和 1 个字节主机号。 A、B、C 类地址均为单播地址。 (4) D 类地址第一字节以“1110”开头，用于多播。 (5) E 类地址第一字节以“1111”开头，用于实验，不能用于因特网路由。 6. 子网掩码的作用是什么？划分子网下，为什么必须借助子网掩码才能唯一确定子网掩码的作用是什么？划分子网下，为什么必须借助子网掩码才能唯一确定 IP 地址的属性？地址的属性？ 请举例说明。请举例说明。 子网掩码用于确定 IP 地址的子网属性，将 IP 地址与掩码进行与运算可知其所属的子网。 7. 一个一个 IP 地址的十六进制表示形式为地址的十六进制表示形式为 C22F1582，请将它转成点分十进制表示形式。，请将它转成点分十进制表示形式。 194.47.21.130 8. 某一网络的子网掩码为某一网络的子网掩码为 255.255.255.240，试问它最多能容纳多少台主机？，试问它最多能容纳多少台主机？ 14 9. 在路由器之间的直连链路中，从节省在路由器之间的直连链路中，从节省 IP 地址的角度出发，应该采用的前缀长度是多少？地址的角度出发，应该采用的前缀长度是多少？ /30 10. 请将请将 CIDR 地址块地址块 172.16.100/24 分成分成 8 个相同大小的网络， 并写出每个网络的网络地址、 广个相同大小的网络， 并写出每个网络的网络地址、 广 播地址、第一个主机播地址、第一个主机 IP 地址和最后一个地址和最后一个 IP 地址。地址。 如下表所示： 网络地址网络地址 广播地址广播地址 首个主机首个主机 IP 最后一个主机最后一个主机 IP 172.16.100/27 172.16.100.31/27 172.16.100. 1/27 172.16.100.30/27 172.16.100.32/27 172.16.100.63/27 172.16.100.33/27 172.16.100.62/27 172.16.100.64/27 172.16.100.95/27 172.16.100.65/27 172.16.100.94/27 172.16.100.96/27 172.16.100.127/27 172.16.100.97/27 172.16.100.126/27 172.16.100.128/27 172.16.100.159/27 172.16.100.129/27 172.16.100.158/27 172.16.100.160/27 172.16.100.191/27 172.16.100.161/27 172.16.100.190/27 172.16.100.192/27 172.16.100.223/27 172.16.100.193/27 172.16.100.222/27 172.16.100.224/27 172.16.100.255/27 172.16.100.125/27 172.16.100.254/27 11. CIDR 地址块地址块 192.18/16 中包含多少个主机中包含多少个主机 IP 地址？假定有地址？假定有 4 个组织个组织 A、B、C、D 各需要各需要 4000、2000、4000、8000 个地址。试写出每个划分后网络的前缀地址，并写出每个网络的网络个地址。试写出每个划分后网络的前缀地址，并写出每个网络的网络 地址、广播地址、第一个以及最后一个主机地址、广播地址、第一个以及最后一个主机 IP 地址。地址。 包含 65534 个主机 IP。划分后的其中一种地址分配方案如下表所示： 网络地址网络地址 广播地址广播地址 首个主机首个主机 IP 最后一个主机最后一个主机 IP A 192.18.32/20 192.18.47.255/20 192.18.32.1/20 192.18.47.254/20 B 192.18.64/21 192.18.71.255/21 192.18.64.1/21 192.18.71.254/21 C 192.18.48/20 192.18.63.255/20 192.18.48.1/20 192.18.63.254/20 D 192.18/19 192.18.31.255/19 192.18.0.1/19 192.18.31.254/19 12. 一个路由器刚刚接收到以下新的一个路由器刚刚接收到以下新的 CIDR 地址：地址：57.6.96.0/21、57.6.104.0/21、57.6.112.0/21、 57.6.120.0/21。如果所有这些地址块都是用同一送出接口，试问它们是否可以聚合？如果可。如果所有这些地址块都是用同一送出接口，试问它们是否可以聚合？如果可 以，写出聚合后的以，写出聚合后的 CIDR 地址？如果不可以，指出为什么？地址？如果不可以，指出为什么？ 5.6.96/19 13. 有有 3 个个 IP 地址：地址：192.168.200.32、192.168.200.50、192.168.200.63，请指出哪个地址是网络地，请指出哪个地址是网络地 址，哪个地址是广播地址，哪个地址是主机址，哪个地址是广播地址，哪个地址是主机 IP 地址。地址。 网络地址：192.168.200.32/27 广播地址：192.168.200.63/27 主机地址：192.168.200.50/27 14. 下列地址中，与下列地址中，与 192.168.100.97/29 属于同一个网络的属于同一个网络的 IP 地址哪个地址哪个(些些)？请说明理由。？请说明理由。 A.192.168.100.95/29 B.192.168.100.98/29 C.192.168.100.101/29 D.192.168.100.105/29 除了选出的地址以外，请指出所有与除了选出的地址以外，请指出所有与 192.168.100.97/29 属于同一网络的主机属于同一网络的主机 IP 地址。地址。 B 和 C。与 192.168.100.97/29 属于同一网络的主机地址范围为： 192.168.100.97/29192.168.100.103/29 15. 网络管理员要添加一个带有网络管理员要添加一个带有 50 台主机的新子网。要保证新子网可获得足够地址，同时尽量台主机的新子网。要保证新子网可获得足够地址，同时尽量 减少地址浪费，应为其分配哪个子网地址？减少地址浪费，应为其分配哪个子网地址？ A.192.168.1.0/24 B.192.168.1.48/28 C.192.168.1.32/27 D.192.168.1.64/26 D 16. 路由器路由器 R1 有一个快速以太网接口，其有一个快速以太网接口，其 IP 地址为地址为 10.10.9.35/27，一台主机，一台主机 H 通过该接口与通过该接口与 R1 直连，若直连，若 H 想通过想通过 R1 连接到连接到 Internet，它的，它的 IP 地址和掩码应采用以下哪一个配置地址和掩码应采用以下哪一个配置才是才是 合理的？合理的？ A. IP 地址地址:10.10.9.37，子网掩码：，子网掩码：255.255.255.240 B. IP 地址地址:10.10.9.37，子网掩码：，子网掩码：255.255.255.224 C. IP 地址地址:10.10.9.29，子网掩码：，子网掩码：255.255.255.248 D. IP 地址地址:10.10.9.32，子网掩码：，子网掩码：255.255.255.224 B 17. 一个路由器中有如下表项：一个路由器中有如下表项： 地址地址/掩码掩码 下一跳下一跳 135.46.56.0/22 接口 0 135.46.60.0/22 接口 1 192.53.40.0/23 R1 Default R2 对于目的地址为下列 IP 地址的数据报，试问路由器应该如何处理？ A. 135.46.63.10 B. 135.46.57.14 C. 135.46.52.2 D. 192.53.40.7 E. 192.53.56.7 答：A：接口 1；B：接口 0；C：R2；D：R1；E：R2 18. 已知路由器已知路由器 R1 的路由表如表的路由表如表 4-9 所示。所示。 表 4-1 路由器 R1 的路由表 掩码掩码 目的网络目的网络 下一跳下一跳 路由器接口路由器接口 /26 140.5.12.64 180.15.2.5 m2 /24 130.5.8.0 190.16.6.2 m1 /16 110.71.0.0 - m0 /16 180.15.0.0 - m2 /16 190.16.0.0 - m1 default default 110.71.4.5 m0 试做出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的试做出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的 IP 地址和接口。对不能明确的情地址和接口。对不能明确的情 况请指明。况请指明。 答：拓扑如下图所示： R1 R2 R3 R4 110.71/16 m0 180.15/16 m2 190.16/16 m1 目的网络130.5.8/24具体 位置不明确 190.16.6.2 180.15.2.5 目的网络140.5.12.64/26 具体位置不明确 110.71.4.5 19. 已知一个已知一个 IP 数据报的首部序列用数据报的首部序列用 16 进制表示为如下形式：进制表示为如下形式： 45 00 00 44 00 00 40 00 34 11 - - 3a fb 3f 7e ca c3 a8 3d 试分析首部各字段的含义，然后回答下列问题：试分析首部各字段的含义，然后回答下列问题： (1) 该该 IP 数据报的首部长度为多少字节？数据部分长度为多少字节？数据报的首部长度为多少字节？数据部分长度为多少字节？ (2) 该该 IP 数据报是否经过分片？为什么？数据报是否经过分片？为什么？ (3) 该该 IP 数据报所封装的数据部分是什么类型的数据报所封装的数据部分是什么类型的 PDU？ (4) 首部中用短横线代替的两个字节是什么字段？请通过计算确定该字段的值首部中用短横线代替的两个字节是什么字段？请通过计算确定该字段的值(用十六进制用十六进制 形式表示形式表示)。 (5) 该数据的发送方地址是多少？目的地址是多少？请用点分十进制形式表示。该数据的发送方地址是多少？目的地址是多少？请用点分十进制形式表示。 答：1) 20 字节，40 字节 2) 否。因 DF=1 3) UDP 数据报 4) 首部校验和，592F 5) 发送方 IP：58.251.63.126；目的地址：202.195.168.61。 20. IP 数据报中的首部校验和仅仅覆盖了首部而不包括数据部分，这样做的理由是什么？数据报中的首部校验和仅仅覆盖了首部而不包括数据部分，这样做的理由是什么？ 答：因为数据部分为其他 PDU，其协议中也包含校验部分。 21. 在局域网中的主机经常会碰到在局域网中的主机经常会碰到 IP 地址冲突的情况，这是通过运行地址冲突的情况，这是通过运行 ARP 协议检测到的。请思协议检测到的。请思 考主机如何利用考主机如何利用 ARP 协议检测到协议检测到 IP 地址冲突？地址冲突？ 答：主机以自己的 IP 地址向 LAN 中广播 ARP 请求，如得到回应，则说明存在 冲突。 22. 为为 ARP 映射条目设置生存时间的作用是什么？这一时间设置得过长或过短各会造成什么问映射条目设置生存时间的作用是什么？这一时间设置得过长或过短各会造成什么问 题？题？ 答：设置生存时间的作用在于适应网络拓扑的动态变化。如果设置过长，则很可 能不能反映正确的地址映射关系；如果设置过短，则导致过多的 ARP 广播请求 增加了网络通信量。 23. 为什么数据在经过不同路由器跨网传输时，其为什么数据在经过不同路由器跨网传输时，其 IP 地址不变，但链路层地址要变？地址不变，但链路层地址要变？ 答：IP 地址是全局地址，与链路无关；而硬件地址是局部链路层地址，当分组所处链路不 同，硬件地址也会发生改变。 24. 路由算法的目的是什么？有哪些路由算法？它们的特点是什么？路由算法的目的是什么？有哪些路由算法？它们的特点是什么？ 答：路由算法的作用在于计算出到达目的网络的最佳路径，生成和更新路由表。 主要的路由算法及特点如下： (1) 最短路径算法：使用 Dijkstra 算法，每一台路由器占在自己角度出发计算出最短路径树， 到达任一目的网络的 IP 数据报均沿此路径传输。 (2) 距离矢量算法：使用 Bellman-Ford 算法，路由以矢量形式发出，以跳数衡量路径优劣。 (3) 链路状态算法：每台路由器产生与自己相关的链路状态，通过洪泛掌握整个网络拓扑。 (4) 分级路由算法：AS 在逻辑上分为主干区域和非主干区域，流量转发必须经过主干区域； 非主干区域的拓扑变化不会对整体造成影响；与因特网及多数组织机构的结构相适应。 (5) 广播及多播路由算法：通常用于多播中寻找最短路径树。 25. 什么是收敛？为什么收敛越快越好？如果收敛缓慢，会出现什么问题？什么是收敛？为什么收敛越快越好？如果收敛缓慢，会出现什么问题？ 答：收敛是指路由器通过运行路由协议达到对网络认知统一的整个过程，收敛越快，路由器 能迅速对网络拓扑变化做出正确响应，完成对路由的重新计算并迅速更新路由表。收敛慢了，会 导致错误路由表项长时间存在于路由表中并出现环路。 26. 什么是路由环路？路由环路对网络的影响体现在哪里？什么是路由环路？路由环路对网络的影响体现在哪里？ 答：路由环路是指无法到达目的网络的 IP 数据报长时间在网络中兜圈子。路由环路会白白 浪费网络带宽，严重降低网络性能。 27. RIP、 OSPF、BGP 协议各有什么主要特点？协议各有什么主要特点？ 答：RIP 协议简单，以跳数衡量路径优劣，定期向相邻路由器发送路由表；RIP 有跳数限制 适合小型网络；收敛缓慢。 OSPF 以带宽衡量路径优劣，当拓扑变化时向所有路由器洪泛链路状态信息；无跳数限制适 合大型网络；收敛快。 BGP 协议属于外部网关路由协议，基于策略选择合理路径，没有度量概念；实现复杂。 28. RIP 使用使用 UDP，OSPF 使用使用 IP，而，而 BGP 使用使用 TCP。原因是什么？为什么。原因是什么？为什么 RIP 定期更新而定期更新而 OSPF 和和 BGP 不需要？不需要？ 答：RIP 频繁和邻居交换信息，UDP 开销小，可满足要求。 OSPF 使用洪泛法，并直接使用 IP，开销小且很灵活。 BGP 需要交换整个路由表和更新信息，且自治系统间的大流量转发路径相对固定，TCP 提供 可靠交付，减少对带宽的消耗。 29. 假定网络假定网络中一台运行中一台运行 RIP 协议的路由器协议的路由器 B 的路由表有如下项目的路由表有如下项目(三列分别表示目的网络、跳三列分别表示目的网络、跳 数和下一跳路由器数和下一跳路由器)： N1 7 A N2 2 C N6 8 F N8 4 E N9 4 F 现在现在 B 收到收到 C 的路由表的路由表(两列表示目的网络和跳数两列表示目的网络和跳数) N2 4 N3 8 N6 4 N8 3 N9 5 试做出试做出 B 更新后的路由表更新后的路由表(写出目的网络、跳数、下一跳路由器写出目的网络、跳数、下一跳路由器)。 更新后的路由表如下表所示： 目的网络目的网络 跳数跳数 下一跳下一跳 N1 7 A N2 5 C N3 9 C N6 5 C N8 4 E N8 4 C N9 4 F 30. 什么是什么是 RIP 协议中的无穷计数问题？协议中的无穷计数问题？RIP 采用了什么措施解决无穷计数问题？采用了什么措施解决无穷计数问题？ 答：无穷计数是因为距离矢量算法的固有缺陷导致形成环路的路由器之间持续更新（增加） 跳数而始终无法收敛。RIP 通过设置最大跳数处理该问题。 31. 什么是链路状态？什么是链路状态？OSPF路由器所掌握的全网拓扑图叫什么？如何计算路由器所掌握的全网拓扑图叫什么？如何计算 OSPF协议的度量？协议的度量？ 答：链路状态指路由器所连接的链路的各项状态指标，如链路类型、网络地址、接口地址、 邻居路由器地址等。OSPF 路由器所掌握的全网拓扑称为链路状态数据库。对于每一段链路，取 100M 参考带宽与路由器送出接口的带宽比值作为度量开销。 32. 什么是自治系统？什么是自治系统？OSPF 协议中划分层次的好处有哪些？协议中划分层次的好处有哪些？ 答：自治系统 AS 是指属于某一组织的路由器组，在这一组中可以使用一种或多种 IGP 协议 实现 AS 内部的连通性， 并且使用 EGP 协议实现与其他 AS 的互连。AS 对外表现为统一的路 由策略。OSPF 中划分层次适应了因特网的层次化结构，并且当网络拓扑发送变化时，洪泛 过程仅限于发生变化的区域从而提高了网络性能。 33. BGP 协议的应用环境与协议的应用环境与 IGP协议有和差别？如何理解协议有和差别？如何理解 BGP协议是路径矢量路由协议？协议是路径矢量路由协议？BGP 协议如何检查路由环路？协议如何检查路由环路？ 答：BGP 用于 AS 之间的连接，无法用统一的度量衡量所谓最短路径，即使可能，也会因为 策略的不同而不会选择最短路径。 BGP 协议也属于矢量协议， 但其量级属于 AS 级别而不是网络 （路由器跳数）级别。当 BGP 路由器在收到的路径矢量更新中的 AS 列表中看到自己所属的 AS 号，则说明出现环路，应忽略此路径矢量。 34. 如何理解如何理解 IGMP 协议的本地意义？协议的本地意义？ 答： IGMP用于LAN内部收集关于多播组成员的关系信息， 它只在各个LAN范围内起作用。 35. 为什么多播路由器不需要知道多播组成员的个数，也不可能知道？为什么多播路由器不需要知道多播组成员的个数，也不可能知道？ 答：因为不论多播路由器所连接的 LAN 中有多少个属于某个多播组的成员，只要有，就要 把指向该多播组的 IP 数据报转发到该 LAN。IGMP 协议设计中没有去考虑多播组成员个数的问 题，这没有必要。 36 多播路由选择协议用到了哪些方法？多播路由选择协议用到了哪些方法？ 答：(1) 逆向路径转发；(2) 剪枝与嫁接；(3) 隧道技术。(4) 基于核心的发现技术。 37. 什么是家乡地址？什么是转交地址？什么是家乡代理？什么是家乡地址？什么是转交地址？什么是家乡代理？ 答：家乡地址：移动节点在家乡网络所分配的地址。 转交地址：移动节点移动到其他网络后所获得的临时地址。 家乡代理：与移动节点属于同一家乡网络的路由器，在移动节点离开家乡网络后，负责与 其保持联系，并通过移动节点的转交地址将远程源站点发送的 IP 数据报中转给移动节点。 38. 如何理解移动如何理解移动 IP 中三角路由问题？中三角路由问题？ 答：三角路由是移动 IP 应用中所出现的非对称路由。当远程源站向移动节点发送数据时，